Python时序攻击密码破解器最后一位错误的原因及优化

1. 为何最后一位数字经常不正确？ #

因为验证最后一位时，无论该位正确与否，check_password的执行耗时完全一致：

• 当最后一位错误时，函数会逐位执行完所有4次time.sleep(0.1)，在最后一次sleep后判断字符不匹配，返回False；
• 当最后一位正确时，函数同样执行完所有4次sleep，循环结束后返回True。
  两者的耗时没有可区分的差异，导致程序无法通过时长判断最后一位的正确性。

而前面的位数可以通过耗时区分：例如验证第一位时，错误字符只会触发1次sleep就返回False，正确字符会触发至少2次sleep（继续验证第二位），耗时差异明显。

2. 如何提升计时测量准确性并确保破解正确？ #

可以从以下几个方面优化：

（1）多次测量取平均耗时 #

系统调度的随机波动会影响单次计时的准确性，对每个候选数字重复执行多次验证，计算平均耗时，能更真实反映实际耗时：

import time
real_password = "7090"

def check_password(password):  # Don't change
    if len(password) != len(real_password):
        return False

    for x, y in zip(password, real_password):
        time.sleep(0.1)  # Simulates the wait time of the safe's mechanism

        if int(x) != int(y):
            return False
    return True

def crack_password():
    password = ["0"] * len(real_password)
    repeat_times = 5  # 重复测量次数

    for i in range(len(real_password)-1):  # 先破解前n-1位
        max_avg_time = 0
        correct_digit = 0

        for digit in range(10):
            password[i] = str(digit)
            total_time = 0
            for _ in range(repeat_times):
                start_time = time.perf_counter()
                check_password("".join(password))
                end_time = time.perf_counter()
                total_time += end_time - start_time
            avg_time = total_time / repeat_times

            if avg_time > max_avg_time:
                max_avg_time = avg_time
                correct_digit = digit        

        password[i] = str(correct_digit)

    # 特殊处理最后一位：直接验证返回值
    for digit in range(10):
        password[-1] = str(digit)
        if check_password("".join(password)):
            return "".join(password)

    return "".join(password)

print(crack_password())

（2）增大sleep时长 #

适当增大check_password中的time.sleep(0.1)时长（比如改为0.5），可以放大正确与错误字符的耗时差异，减少相对误差，让计时结果更易区分。

（3）针对最后一位的特殊处理 #

当前面n-1位都确定正确后，直接利用check_password的返回值判断最后一位：此时正确的最后一位会让函数返回True，错误的返回False，无需依赖计时，彻底解决最后一位的识别问题。

（4）减少系统干扰 #

在运行破解程序时，尽量关闭其他占用CPU或IO的程序，避免系统调度干扰计时精度。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者r0tten_appl3